2017年大学生电子设计竞赛论文__模板(20210317093655)

1、200仃年全国大学生电子设计竞赛调幅信号处理实验电路【本科组】（F题）学习参考摘 要本电路相当于一个接收机系统，各模块之间通过变压器耦合，以便实现阻抗配比。低噪声放大器模块将AM信号从噪声中提取出来并进行适当放大后送往后继电路。混频器将输入信号载频f0与本机振频fl进行频率变换，是输入信号的载频变成固定的中频 信号10.7MHz并保持其原有的规律不变。中频滤波器和中频放大器分别对混频器输出 的信号进行过滤和放大，将中频信号所带的谐波成分去掉并使混频器输出信号的电压幅 度满足后级包络检波器对信号幅度的要求。AM解调电路，即包络检波器。作为整个系统 的核心模块，作用是从输入的调幅波中还原调制信号。

2、基带放大器由NE5532运算放大器构成，对包络检波器输出的信号进行幅度放大为=1V 0.1V o关键词：低噪声AM解调调制信号混频20仃年8月11日1系统方案本系统主要由低噪声放大模块、混频模块、中频滤波模块、中频放大模块、AM解调模块、基带放大模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1低噪声放大器模块的论证与选择方案一：采用RFMD公司的SPF5189运算放大器。采用运放SPF5189乙SPF-5189Z 是一款优秀的低噪声放大器，运放电路较为简单。方案二：采取晶体管构成的低噪声放大器。晶体管的反向传输系数，实际中微波场效应 晶体管和双极性晶体管都存在内部反馈，反馈量达到一定强度时，将会

3、引起放大器稳定 性变坏，甚至产生自激振荡。从电路实用性方面考虑，选择方案一。1.2混频模块的论证与选择方案一：二极管混频电路。具有动态范围大、线性好以及使用频率高的优点，但没 有变频增益。方案二：晶体三极管混频电路。具有大于 1的变频增益，互调失真较高。方案三：模拟乘法器混频电路。其输出电流频谱较纯净，所允许的输入信号线性动 态范围更大，利于减少交调、互调失真，对本振电压大小无严格要求。从设计要求方面考虑，选择方案三。13中频滤波模块的论证与选择方案一：两级晶体滤波器级联。使用两个晶体滤波器形成一个带通滤波器，共有较 好的稳定性，选择性好。方案二：两级陶瓷滤波器级联。使用两个晶体滤波器形成一个

4、带通滤波器，共有较 差的稳定性，选择性较好从稳定性方面考虑，选择方案一。1.4中频放大模块的论证与选择方案一：采用MC1350单片中频放大器。集成功放电路成熟，低频性能好，内部设 计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件参数稳定，无须调 整，信噪比较小，而且电路布局合理，外围电路简单，保护功能齐全。方案二：多级选频放大器。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数选择 恰当，元件性能优良，设计和调试的好，则性能也很优良。但只要其中一个环节出现问 题，则性能会低于一般集成功放。从电路稳定性、成熟度方面考虑，选择方案一。1.5 AM解调模块的论证与选择方案一：二极管检波电路。

5、电路结构简单，若检波结果不理想时对RC电路进行调节即可很快得到结果。方案二：同步检波电路。同步检波电路很繁琐的，要载波提取，在用乘法器相乘后 在低通滤波，才能实现解调。两者都能实现题目要求，从简原则，选择方案一。1.6基带放大模块的论证与选择方案一：采用NE5532集成运放。集成运放电路较为成熟，性能与可靠性都较为稳 定。方案二：采用多级低频放大器。电路复杂，实现难度较大。从电路稳定性、成熟度方面考虑，选择方案一。1.7程控增益模块的论证及选择方案一：利用采数控衰减器与单片机结合进行控制。可以采数控衰减器与单片机结 合控制，进过包络检波后变成直流信号，用单片机的AD去采样，然后控制数控衰减器调

6、节中放的增益。方案二：采用三极管自身的特性，随着的增大，增益下降，这样也比较简单，但是得要对模拟电路很熟练，加上实际的动手能力。这个两种方案都可以，第一种是数模结合的，难度稍弱。第二种是纯模拟的，是很 考验学生的功底的，难度很大。综合考虑采用方案一。2系统理论分析与计算2.1低噪声放大器模块的分析射频LNA设计要求：低噪声放大器（LNA ）作为射频信号传输链路的第一级，它的噪声系数特性决 定了整个射频电路前端的噪声性能，因此作为高性能射频接收电路的第一级LNA的设计必须满足:（1 ）较高的线性度以抑制干扰和防止灵敏度下降 ；（2）足够高的增益，使其可以抑制后续级模块的 噪声；（3）与输入输出阻

7、抗的匹配，通常为 50 Q; （4）尽可能低的功耗，这是无线通信设备的发展 趋势所要求的。ADS仿真2.2混频模块的计算本地振荡频率 f=10.7Mhz+ , 255MHz (u it)本振信号图中，Us(t)为输入信号，Uc(t)为本振信号。ui(t)输出信号。分析：当Us(t)=Usmcos 书 st uc(t)=Ucmcos ct 则 Up(t)=Us(t)*Uc(t) = U sm cos 书 stUcm cos 书ct=Am cos 书 st*cos 书 ct其中：Am=Usm*Ucm对上式进行三角函数的变换则有：Up(t)=Am cos 书 st*cos 书Uc(t)=l /2Am

8、 cos(书 c+ s)t+COSQ c 一书 s)t从上式可推出，Up(t)含有两个频率分量和频为(书c+书S),差频为(书C 一书S)。若 选频网络是理想上边带滤波器则输出为：Ui(t)=1 /2Amcos书 c+ 书 s t.若选频网络是理想下边带滤波器则输出：Ui(t)=1 /2Amcos书 c 一书 st2.5 AM解调模块的计算包络检波器不出现惰性失真的条件：RCW；RC1/wc ;包络检波器不出现底部切割失真的条件 maw /(R +)3;一般取 =10uf，由题知前级放大的输出阻抗为 50Q,则R=100Q，由知=150Q又：Q max=5kQ, =0.5.由知，C=4uf。2

9、.6基带放大模块计算该基带放大模块采用 NE5532运算放大器制作，其负载电阻R=600Q,输出阻抗Ro=600Q。2.7程控增益模块计算3电路与程序设计3.1电路的设计3.1.1系统总体框图TP3.1.2低噪声模块子系统框图与电路原理图ver1A0ND-|p1|ui m ,rir?II 1nF列R2IKAliNO3.1.3混频电路子系统框图与电路原理图3.1.4中频滤波电路子系统框图与电路原理图3.1.5中频放大器电路子系统框图与电路原理图3.1.6 AM解调电路子系统框图与电路原理图3.1.rirm7基带放大器电路子系统框图与电路原理图3.1.8程控增益电路子系统框图与电路原理图程控电路由比较器、控制信号产生器、可控增益电路、电平检测、滤波器。框图为:3测试方案与测试结果3.1测试方案1. 硬件测试：因在设计电路和查找资料花了大量时间，在网上购买元器件无法及时 送达，且在附近实体店没有主要芯片、有关电感、贴片电容出售，导致没有设计出相关 硬件，故无法测试。2. 软件仿真测试：部分实现。